Xlorid eritmalarining elektrolizi 1973 yil yanvar oyida Alcoa alyuminiy ishlab chiqarishning yangi usulini ishlab chiqishni e'lon qildi. Firma bu jarayonda 15 yil ishladi va 23 million dollar sarfladi.
B u usul alyuminiy xlorid ishlab chiqarishni va undan keyingi elektrolizni o'z ichiga oladi. 1976 yilda "Alcoa" kompaniyasi alyuminiy ishlab chiqarish uchun xlorid texnologiyasini sanoatda joriy etishga o'tishi haqida xabarlar paydo bo'ldi. Palestina shahrida (Texas, AQSH) loyiha quvvati yiliga 30 ming tonna alyuminiy ishlab chiqarish quvvatiga ega boʻlgan zavod shu usulda ishlayotgan edi.
Asosiy texnologik sxema shaklda ko'rsatilgan.
Xloriddan alyuminiy olishning texnologik sxemasi.
Alyuminiy xlorid suvga yuqori darajada yaqinlik va oksidlar va gidrooksixloridlarni hosil qilish tendentsiyasiga ega. Shu munosabat bilan uni sof shaklda olish qiyin ishdir. Namlikning mavjudligi korroziyaga olib keladi va kislorod o'z ichiga olgan birikmalarning mavjudligi anodlarning yog'ingarchilik va oksidlanishiga olib keladi. "Alcoa" firmasi bu muammolarni qisman hal qiladigan tozalangan aluminani xlorlashni taklif qildi. Shu bilan birga, vodorod yoki namlik bilan bog'liq holda xlorlash paytida uglerodning tozaligi uchun ortib borayotgan talablarga rioya qilish kerak.
So'nggi paytlarda Toth Aluminium Corporation yirik sanoat miqyosida asosiy komponentning kamida 99,97 foizini o'z ichiga olgan alyuminiy xlorid ishlab chiqarishga muvaffaq bo'lganligi haqida xabarlar paydo bo'ldi.
Olingan alyuminiy xlorid donador yoki bug 'holatida elektrolizga beriladi. Ushbu texnologiyada ishlatiladigan elektrolizator shamot g'ishtlari bilan qoplangan po'lat korpusdan va pastki qismida qo'shimcha ravishda diatomli g'ishtlardan iborat, ya'ni. xlorid eritmalari bilan zaif o'zaro ta'sir qiladigan issiqlik izolyatsiya qiluvchi o'tkazuvchan bo'lmagan refrakter material. Vannaning pastki qismida suyuq alyuminiy yig'ish uchun grafit bo'linmasi mavjud. Elektrolitik kameraning qopqog'ida alyuminiy xloridni yuklash, alyuminiyni davriy assimilyatsiya qilish va alyuminiy xlorid ishlab chiqarishda ishlatiladigan gazsimon xlorni uzluksiz chiqarish uchun teshiklar mavjud. Elektrolizatorning yon devorlari va qopqog'i suv bilan sovutilgan.
E lektrolizda grafit sarflanmaydigan elektrodlardan foydalaniladi. Ushbu afzallik (kriolit-alyuminiy eritmalarining elektroliziga nisbatan) nisbatan past texnologik harorat (taxminan 700℃) bilan birga elektrolizatorlarni to'liq yopish imkonini beradi.
Alyuminiy xloridni elektroliz qilish uchun bipolyar elektrodli elektrolitik hujayraning sxemasi.
1 - qopqoq: 2 - suvni sovutish: 3 - anod; 4 - bipolyar elektrodlar; 5 - katod; 6 - astar; 7 - alyuminiy yig'ish uchun bo'linma. Material: A - grafit; B - shamot; B - diatom.
Alyuminiy xloridning elektrolitik parchalanishi nazariy jihatdan kriolit-alyuminiy eritmalarining elektroliziga qaraganda yuqori kuchlanishni talab qiladi, chunki alyuminiy xloridning parchalanish kuchlanishi ancha yuqori. Shunday qilib, jarayonning kamchiliklari elektrolizatorga katta miqdorda issiqlik etkazib berish zarurati va sezilarli kuchlanish yo'qotishlarini o'z ichiga olishi mumkin. Biroq, bipolyar elektrod tizimidan foydalanganda yuqori ohmik va termal yo'qotishlar sezilarli darajada kamayadi. Hujayrada yuqori elektrod anod, pastki qismi katod va ular orasida grafit elektrodlari joylashgan bo'lib, ularning yuqori qismi katod, pastki qismi esa anoddir. Shu bilan birga, hisoblash natijalari shuni ko'rsatadiki, bipolyar elektrodlar sonining ko'payishi va ularning tasavvurlar maydonining kamayishi bilan oqish oqimlari kuchayadi, ya'ni. oqimning bir qismi elektrokimyoviy ishlarni bajarmasdan, qoplamaning elektrolitlar bilan singdirilgan qismi va astar va bipollar orasidagi kanallar orqali oqadi. Ushbu qochqin oqimlari oqim chiqishining pasayishiga olib keladi.
Atmosfera bosimida erish va qaynash nuqtalarining yaqinligi tufayli alyuminiy xlorid amalda erimasdan sublimatsiyalanadi. Sublimatsiya harorati 180,2°C ni tashkil qiladi. Uch nuqta 192,6°C haroratga va 0,23 MPa mutlaq bosimga to'g'ri keladi. Shu munosabat bilan elektrolit sifatida alyuminiy xlorid (5 ± 2% (massa)), litiy xlorid (~ 28% (massa)) va natriy xloridning (67% (massa)) eritilgan aralashmasi ishlatiladi. Bu eritmalarda A1C13 ning faolligi pasayadi. Bu asosan xloridlarning erigan aralashmalarida, masalan, A1C13 ning murakkab anionlar bilan bog'lanishi bilan bog'liq. Interpol masofasi 1,0 - 1,5 sm, harorat 700 ± 30ºC, oqim zichligi -0,8 - 2,5 A / sm2.
Xulosa.
Amerika Qo'shma Shtatlarida alyuminiyning xloridni elektroliz qilish yo'li bilan alyuminiy ishlab chiqarishning Alcoa usulini sanoatda joriy etishda bashorat qilingan va tasdiqlangan asosiy afzalliklari kriolit-alyuminiy eritmalarini elektroliz qilish bilan solishtirganda, past sifatli alyuminiy o'z ichiga olgan xom ashyolardan foydalanish imkoniyatidir. elektroliz paytida solishtirma quvvat sarfini taxminan 30% ga oshirish va yuqori sifatli uglerodli elektrod materiallarini iste'mol qilishni yo'q qilish, ftoridlar o'rniga kamroq kam va agressiv xloridlardan foydalanish, mehnat unumdorligini oshirish, kapital qo'yilmalarni kamaytirish, xarajatlarni kamaytirish, yakuniy mahsulotlar va atrof-muhitga zararli chiqindilar.
So'nggi paytlarda alyuminiy ishlab chiqarish uchun xlorid usulining afzalliklari elektr energiyasi, alyuminiy ishlab chiqarishning mavjud sanoat usuli uchun xom ashyo narxining oshishi va himoya qilish talablarining oshishi tufayli yanada aniq bo'ldi. muhit va past sifatli boksit bo'lmagan xomashyodan sof alumina olishda ijobiy natijalarning hozirgacha yo'qligi.
Shunday qilib, alyuminiy ishlab chiqarishning muqobil usullaridan eng istiqbollisi alyuminiy xloridni elektrolizatorlarda bipolyar elektrodlar bilan elektroliz qilishdir. Ko'rib chiqilgan materialdan alyuminiy sanoatda zarur metallardan biri ekanligi ma'lum bo'ldi. Rivojlanishda alyuminiy metallurgiya katta rol o'ynaydi zamonaviy texnologiyalar.
